способ окускования топлива органического происхождения и установка для его реализации

Формула изобретения

1. Установка для окускования топлива органического происхождения, включающая загрузочный бункер, цилиндроконический корпус, шнековый вал с транспортирующими и выдавливающими лопастями, которые расположены соответственно в цилиндрической и конической частях корпуса, отличающаяся тем, что имеет продольные выступы, выполненные вдоль корпуса на его внутренней поверхности, и ряд фильер, любая из которых закреплена в корпусе на расстоянии одна от одной, при этом через центральные отверстия последних пропущен шнековый вал.

2. Способ окускования топлива органического происхождения, включающий обработку увлажненного сырья, механическое воздействие с постепенным увеличением нагрузки и объемным его сжатием, отличающийся тем, что при механическом воздействии сырье перетирают до получения вязкопластичного состояния и процесс ведут на установке по п.1.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области получения окускованного твердого топлива органического происхождения, в частности к формированию топливных брикетов, в том числе из отходов углевмещающих материалов.

Известен способ брикетирования угля, который включает сушение, смешивание со связующим, которое твердеет, в паровом смесителе при температуре 100-150 град. С, охлаждение на 20 град. С, прессование под давлением, охлаждение готового продукта /Москва, изд. Советская энциклопедия, 1991, - 285 с./.

Недостатки - многостадийность технологического процесса, значительные энергозатраты.

Наиболее близким техническим решением является способ окускования твердого топлива органического происхождения, который включает обработку увлажненного сырья, механическое воздействие методом прессования с постепенным увеличением нагрузки и объемным его сжатием /К.Кегель «Брикетирование угля». М., Углетехиздат, 1957 г., с.40-47, с.337-338/.

Недостатки - недостаточная прочность брикетов в зависимости от исходного сырья, значительные энергозатраты и продолжительность процесса.

Известна многоступенчатая технологическая линия для формирования керамических материалов из отдельных установок, каждая из которых включает цилиндроконический корпус, загрузочный бункер, шнек с транспортирующими, уплотняющими, выдавливающими лопастями /Механическое оборудование керамических заводов. Москва, Машиностроение, 1982 г. с.237/.

Недостаток - невозможность формирования брикетов из органического сырья.

Наиболее близким техническим решением является многоступенчатая технологическая линия для брикетирования материалов, каждая ступень которой включает цилиндроконический корпус, шнек с транспортирующими, уплотняющими и выталкивающими лопастями с прерывистой винтовой линией и установленными с зазором относительно этих лопастей штырями, расположенными на расстоянии один от другого, соответствующем шагу витка на каждом участке шнека /Патент Украины №68251 А, МПК ⁷ В30В 11/22, 2004 г./.

Недостатки - значительная продолжительность времени брикетирования, многоступенчатость.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствования известного способа окускования топлива органического происхождения, в котором путем ведения новых технологических операций обеспечивается возможность формирования шихты иной структуры на основе адгезионно-химической агломерации в процессе перетирания, увеличение степени пластинчатости шихты и прочности окускованного топлива независимо от исходного сырья, в том числе и в естественных природных условиях и, за счет этого, интенсификация и удешевление процесса, улучшение качества окускованного топлива.

Задача решается тем, что в известном способе окускование топлива органического происхождения, которое включает обработку увлажненного сырья, механическое воздействие с постепенным увеличением нагрузки и объемным его сжатием, согласно изобретению, при механическом воздействии сырье перетирают до получения вязкопластичного состояния и процесс ведут на установке по п.1.

В основу изобретения поставлена также задача усовершенствования известной установки окускования топлива для материалов органического происхождения, в которой введением новых элементов достигается обеспечение условий для перетирания шихты под механическим воздействием и объемным сжатием, повышение степени пластичности шихты и, за счет этого, возможность получения достаточно прочного окускованного топлива независимо от исходного сырья, в том числе в природных условиях при снижении трудозатрат, оказание содействия увеличению производительности установки.

Задача решается тем, что известная установка для окускования топлива органического происхождения, что включает загрузочный бункер, цилиндроконический корпус, шнековый вал с транспортирующими и уплотняющими лопастями, которые расположены соответственно в цилиндрической и конической частях корпуса, в соответствии с изобретением имеет продольные выступы, выполненные вдоль корпуса на его внутренней поверхности, и ряд фильер, каждая из которых закреплена в корпусе, на расстоянии одна от другой, при этом через центральные отверстия последних пропущен шнековый вал.

На фиг.1 представлен общий вид установки для окускования топлива органического происхождения, с помощью которой реализуется заявленный способ.

На фиг.2 - установка для окускования топлива органического происхождения (вид сверху).

На фиг.1, 2:

1 - рама;

2 - загрузочный бункер;

3 - двигатель;

4 - редуктор;

5 - цилиндрическая часть (участок) корпуса;

6 - коническая часть (участок) корпуса;

7 - шнековый вал;

8 - транспортирующие лопасти шнекового вала;

9 - выдавливающие лопасти шнекового вала;

10 - фильеры;

11 - продольные выступы вдоль внутренней поверхности корпуса.

Установка включает загрузочный бункер 2 и закрепленный на раме 1 двигатель 3 с редуктором 4 и цилиндроконический корпус, который имеет цилиндрическую 5 и коническую 6 части.

В цилиндроконическом корпусе установлен соосно и жестко закреплен ряд фильер 10 на расстоянии одна от одной. Фильеры 10 могут быть установлены последовательно с уменьшением расстояния одна от одной в направлении последней фильеры 10 конической части 6 корпуса. Через центральные отверстия фильер 10 пропущен с зазором шнековый вал 7. Транспортирующие лопасти 8 шнекового вала размещены в цилиндрической части 5 корпуса, выдавливающие лопасти - в конической части 6 корпуса. Вдоль внутренней поверхности цилиндроконического корпуса выполнены продольные выступы 12. На торце конической части 6 корпуса закреплена фильера 10, которая формирует брикеты.

Способ окускования топлива органического происхождения с помощью установки реализуется следующим образом.

Подготавливают, насколько возможно в естественных условиях, отдельные компоненты или смесь компонентов сырья органического происхождения. Как компоненты выбирают бурый уголь, каменноугольний шлам, торф, антрацитовый штыб, их смесь или др. Выбранное сырье увлажняют. Начальная влажность сырья 17-57%. Включают двигатель 3 и подают отдельные компоненты или смесь сырья через загрузочный бункер 2 в цилиндрическую часть 5 корпуса на транспортирующие лопасти 8 шнекового вала 7. Органическая масса сырья подхватывается лопастями 8. Сразу в этой зоне начинается процесс перетирания органической массы и подготовки к формированию кускового топлива. По мере дальнейшего транспортирования органическую массу подвергают объемному сжатию под нарастающим механическим воздействием лопастей 8, 9, продольных выступов 11 и ряда фильер 10. Органическая масса вместе с тем осуществляет сложное движение: вращение вокруг винта при взаимодействии с продольными выступами 11 и проталкиванием через каждую следующую фильеру 10.

Видимо, перетирание способствует возникновению значительных касательных напряжений, достижению достаточного уровня энергии активации твердофазных реакций и процесса адгезийно-химической агломерации. Как результат, достигается достаточно однородная структура органической массы и увеличивается доля пластической составляющей (пластичность массы). Это значительно облегчает дальнейшее поступательное непрерывное движение.

Регулируя количество фильер 10, расстояние между ними и скорость вращения шнекового вала 7 относительно продольних выступов 11, достигают нарастающего увеличения механической нагрузки и объемного сжатия органической массы на всем пути транспортирования в цилиндроконическом корпусе вплоть до последней фильеры 10, что формирует кусковое топливо. Это обеспечивает непрерывный поток органической массы, которая формируется как кусковое топливо на выходе из последней фильеры 10 с возможностью регулирования скорости потока независимо от природы.

Для экспериментального исследования выбрано 9 составов шихты, из которых I-V - на основе выбранных отдельных компонентов сырья, VI-IX - на основе соответствующих смесей. Описанным способом на установке изготовлено кусковое топливо по заданным показателями структуры и прочности.

Составы шихты и результаты испытаний сведены в таблицу.

Определена прочность полученного кускового топлива методом сжатия.

Как следует из приведенной таблицы, полученное кусковое топливо из отдельных компонентов, их смеси (бурый уголь, торф, антрацит), даже из отходов илонакопителей (илистая фракция каменного угля и каменноугольный шлам), имеют достаточно высокие характеристики прочности, теплотворной способности.

Кусковое топливо пригодно для ТЭЦ, бытовых потребностей и т.п.

Прибыль может быть получена за счет интенсификации процесса окускования отходов без использования любых отвердителей, других добавок. В целом, значительно снижены затраты на получение экологически безопасного твердого топлива из отходов.

Таблица
№	Состав, сырья, %					Влажность сырья (W отн., %)	Прочность, МПа
п/п	бурый уголь	торф	антрацитовый штиб	илистая фракция каменного угля	каменноугольный шлам "ОС"
I	100	-	-	-	-	53	5,71
II	-	100	-	-	-	50,5	9,83
III	-	-	100	-	-	17,9	5,51
IV	-	-	-	100	-	18	1,55
V	-	-	-	-	100	17,8	1,44
VI	-	-	30	70	-	17,8	4,33
VII	80	-	-	20	-	45	5,11
VIII	20	-	40	-	40	24	4,5
IX	-	70	-	30	-	26,0	10,81